W7500 M0+MAC+TCP/IP 以太网单芯片方案 W7500 W7500EVB用户手册连载（21）--网络篇

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W7500（W7500P）芯片简介：
W7500 芯片为工业级以太网单芯片解决方案， 集成 ARM Cortex-M0,128KB Flash 及全硬件TCP/IP 核（和W5500、W5100内核一致），特别适用于物联网领域。 使用 W7500EVB， 让您轻松完成原型开发。

全硬件TCP/IP核的最大优点是他在执行联网操作时不需要占用MCU的运行资源，大大增加了MCU的工作效率。

W7500EVB的DNS例程，主要实现用W7500EVB通过DNS协议解析域名，获取该域名的IP地址信息。使用前先了解下DNS协议。

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第二十二章 DNS22.1 DNS例程概述

       W7500EVB的DNS例程，主要实现用W7500EVB通过DNS协议解析域名，获取该域名的IP地址信息。使用前先了解下DNS协议。

22.2 DNS协议简介

        DNS是计算机域名系统或域名解析服务器(Domain Name System 或Domain Name Service) 的缩写，它是由解析器以及域名服务器组成的。它保存了一张域名(domain name)和与之相对应的IP地址的表，并为Internet上的主机分配域名地址和IP地址，域名和IP地址之间是一一对应的。

        DNS域名解析是把域名指向网站空间IP，让人们通过域名可以方便地访问到网站。IP地址是网络上标识站点的数字地址，为了方便记忆，所以采用域名来代替IP地址标识站点地址

22.3 Internet域名结构

       通常Internet主机域名的一般结构为：主机名、三级域名、二级域名、顶级域名。

       ICANN定义了域名的命名采用层次结构的方法。包括：顶级域名，二级域名。每个域都有不同的组织来管理，而这些组织又可将其子域分给下级组织来管理。

顶级域名TLD（Top Level Domain）分为三大类：

1. 国家顶级域名nTLD（cn - 中国、uk - 英国、us - 美国等）

2. 国际顶级域名iTLD（.int，国际性组织可在.int下注册）

3. 通用顶级域名gTLD（.com - 商业组织、.edu - 教育机构、.org - 非赢利性组织、.gov -政府部门、.biz - 公司或企业等）

更多通用顶级域名如下表所示：

通用顶级域名	描述	通用顶级域名	描述
aero	航空机构	int	国际机构
biz	公司或企业	mil	军事机构
com	商业机构	museum	博物馆
coop	合作机构	name	个人网站
edu	教育机构	net	网络服务机构
gov	政府部门	org	非赢利性组织
info	信息提供	pro	专业机构

二级域名：

       我国将二级域名划分为“ 类别域名”和“行政域名”两大类。

       类别域名（ac--科研机构、com--商业组织、edu--教育机构、gov--政府部门、net--网络服务机构、org--各种非赢利组织）

       行政域名（bj--北京、sh--上海、nm--内蒙等）

组织内域名：

       当一个组织拥有一个域的管理权后，它可以决定是否需要进一步划分层次。例如：CERNET网络中心将“.edu”域划分为多个三级域，将三级域名分配给各个大学与教育机构。同时某大学也可以决定是否将自己得到的三级域划分为多个四级域，将四级域分配给下属部门或主机。

图22.3.1 DNS域名结构图

22.4 DNS协议解析过程

       下面以www.baidu.com域名为例分析DNS解析过程。

       1、在浏览器中输入www.baidu.com域名，操作系统会先检查自己本地的hosts文件是否有这个网址映射关系，如果有，就先调用这个IP地址映射，完成域名解析。

       2、如果hosts里没有这个域名的映射，则查找本地DNS解析器缓存，是否有这个网址映射关系，如果有，直接返回，完成域名解析。

       3、如果hosts与本地DNS解析器缓存都没有相应的网址映射关系，首先会找首选的DNS服务器，在此我们叫它本地DNS服务器，此服务器收到查询时，如果要查询的域名，包含在本地配置区域资源中，则返回解析结果给客户机，完成域名解析，此解析具有权威性。

       4、如果要查询的域名，不由本地DNS服务器区域解析，但该服务器已缓存了此网址映射关系，则调用这个IP地址映射，完成域名解析，此解析不具有权威性。

       5、如果本地DNS服务器本地区域文件与缓存解析都失效，则根据本地DNS服务器的设置（是否设置转发器）进行查询，如果未用转发模式，本地DNS就把请求发至13台根DNS，根DNS服务器收到请求后会判断这个域名(.com)是谁来授权管理，并会返回一个负责该顶级域名服务器的一个IP。本地DNS服务器收到IP信息后，将会联系负责.com域的这台服务器。这台负责.com域的服务器收到请求后，如果自己无法解析，它就会找一个管理.com域的下一级DNS服务器地址给本地DNS服务器。当本地DNS服务器收到这个地址后，就会找www.baidu.com域服务器，重复上面的动作，进行查询，直至找到www.baidu.com主机。

       6、如果用的是转发模式，此DNS服务器就会把请求转发至上一级DNS服务器，由上一级服务器进行解析，上一级服务器如果不能解析，或找根DNS或把转请求转至上上级，以此循环。不管如何，最后都是把结果返回给本地DNS服务器，由此DNS服务器再返回给客户机。

图22.4.1 DNS查询过程

22.5 DNS协议例程解析

       DNS例程初始化部分与Network install例程一致，不了解的可以参照Network install例程解析章节。

       了解了DNS的工作原理，下面我们来看一下在W7500EVB中的程序是如何处理DNS消息，获取一个域名的IP地址的过程。在本示例中，DNS的报文处理主要由dns.c中定义的函数来处理。一般来讲，为了提高通信的效率，DNS采用UDP协议进行通信，DNS服务器默认的UDP端口是53。这些内容在我们的dns.c实际代码中都体现了出来。

       和以前章节的代码一样，main函数在初始化完成后，在主循环里面做DNS消息处理。当一个域名被成功解析后，通过对dns_ok这个变量的判断，主循环将不再和DNS服务器通信。当出现DNS解析失败时，主循环将会不断重试。下面主要讲解DNS执行函数DNS_run();。

1. 1.      int8_t DNS_run(uint8_t * dns_ip, uint8_t * name, uint8_t * ip_from_dns)
   
2. 2.      {
   
3. 3.        int8_t ret;
   
4. 4.        struct dhdr dhp;
   
5. 5.        uint8_t ip[4];
   
6. 6.        uint16_t len, port;
   
7. 7.        int8_t ret_check_timeout;
   
8. 8.        socket(DNS_SOCKET, Sn_MR_UDP, 0, 0);   // 打开DNS的Socket端口
   
9. 9.        #ifdef _DNS_DEBUG_
   
10. 10.       printf("> DNS Query to DNS Server: %d.%d.%d.%d\r\n",dns_ip[0],dns_ip[1],dns_ip[2],dns_ip[3]);
    
11. 11.       #endif
    
12. 12.       len = dns_makequery(0, (char *)name, pDNSMSG, MAX_DNS_BUF_SIZE);
    
13. 13.       sendto(DNS_SOCKET, pDNSMSG, len, dns_ip, IPPORT_DOMAIN);//给DNS服务器发送解析信息
    
14. 14.       while (1)
    
15. 15.       {
    
16. 16.         if ((len = getSn_RX_RSR(DNS_SOCKET)) > 0)
    
17. 17.         {
    
18. 18.           if (len > MAX_DNS_BUF_SIZE) len = MAX_DNS_BUF_SIZE;
    
19. 19.           len = recvfrom(DNS_SOCKET, pDNSMSG, len, ip, &port);//接收服务器应答信息
    
20. 20.           #ifdef _DNS_DEBUG_
    
21. 21.           printf("> Receive DNS message from %d.%d.%d.%d(%d). len = %d\r\n", ip[0], ip[1], ip[2], ip[3],port,len);
    
22. 22.           #endif
    
23. 23.           ret = parseDNSMSG(&dhp, pDNSMSG, ip_from_dns);
    
24. 24.           break;
    
25. 25.         }
    
26. 26.       // Check Timeout
    
27. 27.       ret_check_timeout = check_DNS_timeout();
    
28. 28.       if (ret_check_timeout < 0)
    
29. 29.       {
    
30. 30.         #ifdef _DNS_DEBUG_
    
31. 31.         printf("> DNS Server is not responding : %d.%d.%d.%d\r\n", dns_ip[0], dns_ip[1], dns_ip[2], dns_ip[3]);
    
32. 32.         #endif
    
33. 33.         return 0; // timeout occurred
    
34. 34.       }
    
35. 35.       else if (ret_check_timeout == 0)
    
36. 36.       {
    
37. 37.         #ifdef _DNS_DEBUG_
    
38. 38.         printf("> DNS Timeout\r\n");
    
39. 39.         #endif
    
40. 40.         sendto(DNS_SOCKET, pDNSMSG, len, dns_ip, IPPORT_DOMAIN);
    
41. 41.       }
    
42. 42.     }
    
43. 43.     close(DNS_SOCKET);//关闭Socket
    
44. 44.     return ret;
    
45. 45.   }

复制代码

第8行是初始化DNS的Socket端口，第12行是用来解析来自DNS服务器的回复，第13行是给DNS服务器发送解析信息，第18~19是判断是否有接收到DNS服务器发送的应答，第23行是解析来自DNS服务器的回复信息然后跳出while并关闭Socket，回到主函数将解析完的IP地址打印出来。

至此，DNS例程代码解析就结束了。将DNS例程编译烧录后打印串口信息结果如图22.5.1。

图22.5.1 DNS例程打印结果

使用Ping命令，测试域名“www.baidu.com”IP地址是否与解析结果一致。结果如图22.5.2。

图22.5.2 www.baidu.com域名IP